JP2001012814A - Cooler - Google Patents

Cooler

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JP2001012814A
JP2001012814A JP11180961A JP18096199A JP2001012814A JP 2001012814 A JP2001012814 A JP 2001012814A JP 11180961 A JP11180961 A JP 11180961A JP 18096199 A JP18096199 A JP 18096199A JP 2001012814 A JP2001012814 A JP 2001012814A
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JP
Japan
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temperature
refrigerator
cooling device
liquid reservoir
refrigerant
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Application number
JP11180961A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Mita
英夫 三田
Hideo Misawa
秀雄 三澤
Takashi Mitsumoto
隆 三ツ本
Toshiyuki Amano
俊之 天野
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Mitsubishi Electric Corp
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the need for supplementing refrigerant by confining the temperature of refrigerant liquid in a refrigerant container within a specified temperature band regardless of fluctuation in the atmospheric temperature over four seasons thereby suppressing fluctuation of pressure in the refrigerant container. SOLUTION: In a cooler 50 for cooling a shield plate 103 covering an object 107 to be cooled, e.g. a superconducting magnet, or a container 112 thereof, r.p.m. of a refrigerating machine 51 is controlled depending on the state of gas in a liquid reservoir 53 provided with a condenser 52 for refrigerant constituted of the low temperature section of the refrigerating machine 51.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導磁石等の被
冷却体あるいは該被冷却体を収納している容器の周りを
覆っているシールド板を冷却する冷却装置に関するもの
であって、この様な超電導磁石装置は、磁気浮上車両あ
るいは、MRI等に利用することが出来る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device for cooling a cooled object such as a superconducting magnet or a shield plate covering a container containing the cooled object. Such a superconducting magnet device can be used for a magnetic levitation vehicle, MRI, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】超電導磁石等の被冷却体は、超電導状態
を維持するため、液体ヘリウムの入った容器に収納さ
れ、約4.5Kに冷却される。この容器は真空断熱され
ているが、幅射や伝導によって外部から熱が侵入する。
この侵入熱を小さくするために、この容器の周りを約8
0Kに冷却したシールド板で覆っている。
2. Description of the Related Art A body to be cooled such as a superconducting magnet is stored in a container containing liquid helium and cooled to about 4.5K in order to maintain a superconducting state. This container is vacuum-insulated, but heat enters from outside due to radiation and conduction.
Approximately 8
It is covered with a shield plate cooled to 0K.

【0003】上述したシールド板を冷却する冷却装置と
して、クライオスタット輻射シールド板の冷却装置(特
開平3−17057)が開示されている。上記冷却装置
について、図5に基づき説明する。冷媒供給装置50の
冷媒容器53内の液体窒素等の冷媒液54は、ポンプ5
5によって昇圧され、導管58を通ってクライオスタッ
ト100内の導管101に流入すると、真空槽105か
らシールド板103に侵入する輻射熱と支持材106を
伝わって導入する伝導熱を吸熱し、自らは蒸発すること
によって、シールド板103の温度をほぼ冷凍液54の
温度近くに保つ。
As a cooling device for cooling the above-mentioned shield plate, a cooling device for a cryostat radiation shield plate (JP-A-3-17057) is disclosed. The cooling device will be described with reference to FIG. The refrigerant liquid 54 such as liquid nitrogen in the refrigerant container 53 of the refrigerant supply device 50
When the pressure is increased by 5 and flows into the conduit 101 in the cryostat 100 through the conduit 58, it absorbs the radiant heat entering the shield plate 103 from the vacuum chamber 105 and the conduction heat introduced through the support member 106 and evaporates itself. Thereby, the temperature of the shield plate 103 is kept almost close to the temperature of the frozen liquid 54.

【0004】この結果、液体ヘリウム等の冷媒104が
充填してある容器112には、直接、真空槽105から
熱が侵入しないようになる。導管102を通って凝縮器
52に流入した冷媒蒸気は、冷凍機51で冷却され液体
となって、冷媒容器53に再びもどる。
As a result, heat does not directly enter the container 112 filled with the refrigerant 104 such as liquid helium from the vacuum tank 105. The refrigerant vapor flowing into the condenser 52 through the conduit 102 is cooled by the refrigerator 51 to be a liquid, and returns to the refrigerant container 53 again.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の冷却装置
は、周囲の大気温度が高くなると真空槽105からシー
ルド板103に輻射熱および伝導熱として侵入する熱が
増大するので、真空槽105の温度はほぼ大気温に等し
く、輻射熱は真空槽の温度の4乗とシールド板の温度の
4乗の差に比例し、伝導熱は真空槽の温度とシールド板
の温度の差に比例するので、大気の温度が高くなるとシ
ールド板103に侵入する熱(輻射熱と伝導熱)が増大
するという問題があった。
In the above-described conventional cooling device, when the ambient air temperature increases, the heat entering the shield plate 103 as radiant heat and conduction heat from the vacuum chamber 105 increases. It is almost equal to the ambient temperature, the radiant heat is proportional to the difference between the fourth power of the vacuum chamber temperature and the fourth power of the shield plate, and the conduction heat is proportional to the difference between the vacuum chamber temperature and the shield plate temperature. When the temperature increases, there is a problem that heat (radiant heat and conductive heat) entering the shield plate 103 increases.

【0006】一方、冷凍機の所定の温度における冷凍能
力は、カルノー効率からも明らかなように、冬場では大
きく、夏場では小さい。このため、シールド以下の所定
温度において、冬季、冷凍機51の冷凍能力とシールド
板103で蒸発した冷媒蒸気を再液化するために要する
冷却量とがバランスしていても、夏季になると冷凍機5
1の所定温度における冷凍能力は低下し、一方、冷媒蒸
気を再液化するのに要する冷却量は増大するので、シー
ルド板103で蒸発した冷媒蒸気を完全には再液化でき
なくなるという問題があった。
On the other hand, the refrigerating capacity at a predetermined temperature of the refrigerator is large in winter and small in summer, as is clear from the Carnot efficiency. For this reason, at a predetermined temperature equal to or lower than the shield, even if the refrigerating capacity of the refrigerator 51 and the cooling amount required for reliquefying the refrigerant vapor evaporated by the shield plate 103 are balanced in winter, the refrigerator 5 becomes
1, the refrigerating capacity at the predetermined temperature decreases, while the amount of cooling required to reliquefy the refrigerant vapor increases, so that the refrigerant vapor evaporated by the shield plate 103 cannot be completely reliquefied. .

【0007】このため、冷媒容器53の圧力がどんどん
上昇し、冷媒容器53より冷媒蒸気を大気に放出しなけ
ればならなくなり、液体窒素等の冷媒液が減少し、冷媒
液の補給が必要になる。また、冷媒容器53の圧力が上
昇するため、冷媒の平衡温度が上昇し、シールド板10
3の温度も上昇するので、シールド板から支持材108
を通って超電導磁石107を収納している容器112に
侵入する伝導熱も増大するといった悪循環が生じる。
For this reason, the pressure of the refrigerant container 53 increases steadily, so that the refrigerant vapor must be discharged from the refrigerant container 53 to the atmosphere, the refrigerant liquid such as liquid nitrogen decreases, and it becomes necessary to supply the refrigerant liquid. . Further, since the pressure of the refrigerant container 53 increases, the equilibrium temperature of the refrigerant increases, and the shield plate 10
3 also increases, so that the support material 108 is removed from the shield plate.
A vicious cycle occurs in which the amount of conduction heat that penetrates into the container 112 containing the superconducting magnet 107 through the passage increases.

【0008】そこで本発明者は、超電導磁石等の被冷却
体あるいは該被冷却体を収納している容器の周りを覆っ
ているシールド板を冷却する冷却装置において、前記シ
ールド板を冷却する冷媒が収容され、冷凍機の低温部で
構成される前記冷媒の凝縮部が設けられた液溜め内のガ
スの状態に応じて冷凍機の回転数を制御するという本発
明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、
四季の大気温度の変動に拘わらず、冷媒容器内の冷媒液
温度を所定の温度幅内に収め、冷媒容器の圧力の変動を
抑制し、冷媒の補給を不要にするという目的を達成する
本発明に到達した。
Accordingly, the present inventor has proposed a cooling apparatus for cooling a shield such as a superconducting magnet or a container surrounding the cooled object, wherein the cooling medium for cooling the shield plate is provided. Focused on the technical idea of the present invention, in which the number of rotations of the refrigerator is controlled according to the state of the gas in the liquid reservoir in which the condensing part of the refrigerant, which is housed and constituted by the low-temperature part of the refrigerator, is provided, As a result of further research and development,
The present invention achieves the object of keeping the refrigerant liquid temperature in the refrigerant container within a predetermined temperature range, suppressing fluctuations in the pressure of the refrigerant container, and eliminating the need for replenishment of the refrigerant, irrespective of fluctuations in the atmospheric temperature in the four seasons. Reached.

【0009】すなわち本発明は、超電導磁石等の被冷却
体あるいは該被冷却体を収納している容器の周りを覆っ
ているシールド板を冷却する冷却装置で、液体窒素等の
冷媒を介してシールド板を冷凍機で冷却する際、四季の
大気温度の変動によるシールド板の熱負荷の変動に拘わ
らず、冷媒容器内の液体窒素等の冷媒液温度を所定の温
度幅内に収め、冷媒容器の圧力が異常に上昇、降下しな
いようにし、冷媒を補給しなくても良いようにすること
を技術課題とする。
That is, the present invention relates to a cooling apparatus for cooling a cooled object such as a superconducting magnet or a shield plate covering a container accommodating the cooled object. When the plate is cooled by the refrigerator, the temperature of the refrigerant liquid such as liquid nitrogen in the refrigerant container is kept within a predetermined temperature range, regardless of the fluctuation of the heat load of the shield plate due to the fluctuation of the atmospheric temperature in the four seasons. It is an object of the present invention to prevent the pressure from abnormally increasing and decreasing and to eliminate the need to supply the refrigerant.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明(請求項1に記載
の第1発明)の冷却装置は、超電導磁石等の被冷却体あ
るいは該被冷却体を収納している容器の周りを覆ってい
るシールド板を冷却する冷却装置において、前記シール
ド板を冷却する冷媒が収容され、冷凍機の低温部で構成
される前記冷媒の凝縮部が設けられた液溜め内のガスの
状態に応じて冷凍機の回転数を制御するものである。
A cooling device according to the present invention (first invention according to claim 1) covers a body to be cooled such as a superconducting magnet or a container accommodating the body to be cooled. In the cooling device for cooling the shield plate, a refrigerant for cooling the shield plate is accommodated, and refrigeration is performed according to the state of gas in a liquid reservoir provided with a condensing portion for the refrigerant, which is constituted by a low-temperature portion of a refrigerator. It controls the rotation speed of the machine.

【0011】本発明(請求項2に記載の第2発明)の冷
却装置は、前記第1発明において、前記液溜め内のガス
の圧力を検出する圧力センサーを備え、検出された前記
液溜め内のガスの圧力に応じて冷凍機の回転数を制御す
るものである。
The cooling device according to the present invention (the second invention according to claim 2) is the cooling device according to the first invention, further comprising a pressure sensor for detecting a pressure of gas in the reservoir, and the detected pressure in the reservoir. The number of rotations of the refrigerator is controlled in accordance with the pressure of the gas.

【0012】本発明(請求項3に記載の第3発明)の冷
却装置は、前記第2発明において、前記液溜め内のガス
の温度を検出するガス温度センサーを備え、検出された
前記液溜め内のガスの温度に応じて冷凍機の回転数を制
御するものである。
The cooling device according to the present invention (the third invention according to claim 3) is the cooling device according to the second invention, further comprising a gas temperature sensor for detecting a temperature of gas in the liquid reservoir, and the detected liquid reservoir. The number of rotations of the refrigerator is controlled according to the temperature of the gas inside the refrigerator.

【0013】本発明(請求項4に記載の第4発明)の冷
却装置は、前記第3発明において、前記シールド板の温
度を検出するシールド板温度センサーを備え、検出され
た前記シールド板の温度に応じて冷凍機の回転数を制御
するものである。
The cooling device of the present invention (fourth invention according to claim 4) is the cooling device according to the third invention, further comprising a shield plate temperature sensor for detecting a temperature of the shield plate, and a detected temperature of the shield plate. The number of rotations of the refrigerator is controlled in accordance with.

【0014】本発明(請求項5に記載の第5発明)の冷
却装置は、前記第4発明において、前記液溜め内の液温
度を検出する液温度センサーを備え、検出された前記液
溜め内の液温度に応じて冷凍機の回転数を制御するもの
である。
A cooling device according to the present invention (fifth invention according to claim 5) is the cooling device according to the fourth invention, further comprising a liquid temperature sensor for detecting a liquid temperature in the liquid reservoir, The number of revolutions of the refrigerator is controlled in accordance with the liquid temperature of the refrigerator.

【0015】本発明(請求項6に記載の第6発明)の冷
却装置は、前記第5発明において、前記冷凍機の凝縮部
の温度を検出する凝縮部温度センサーを備え、検出され
た前記冷凍機の凝縮部の温度に応じて冷凍機の回転数を
制御するものである。
The cooling device according to the present invention (the sixth invention according to claim 6) is the cooling device according to the fifth invention, further comprising a condenser temperature sensor for detecting a temperature of a condenser of the refrigerator. The number of rotations of the refrigerator is controlled in accordance with the temperature of the condenser of the refrigerator.

【0016】本発明(請求項7に記載の第7発明)の冷
却装置は、前記第6発明において、前記容器を収容する
真空槽の温度を検出する真空槽温度センサーを備え、検
出された前記真空槽の温度に応じて冷凍機の回転数を制
御するものである。
The cooling device according to the present invention (the seventh invention according to claim 7) is the cooling device according to the sixth invention, further comprising a vacuum chamber temperature sensor for detecting a temperature of a vacuum chamber containing the container. The number of rotations of the refrigerator is controlled according to the temperature of the vacuum chamber.

【0017】本発明(請求項8に記載の第8発明)の冷
却装置は、前記第7発明において、前記真空槽の周囲の
大気温度を検出する大気温度センサーを備え、検出され
た前記真空槽の周囲の大気温度に応じて冷凍機の回転数
を制御するものである。
The cooling device according to the present invention (the eighth invention according to claim 8) is the cooling device according to the seventh invention, further comprising an atmospheric temperature sensor for detecting an ambient temperature around the vacuum chamber, and the detected vacuum chamber. The number of rotations of the refrigerator is controlled according to the ambient air temperature around the refrigerator.

【0018】本発明(請求項9に記載の第9発明)の冷
却装置は、被冷却体または被冷却体を収納した容器と、
該被冷却体または該容器を覆うシールド板と、該シール
ド板を冷却する冷媒が流れる配管と、該被冷却体または
該容器、該シールド板、該配管を収納する真空槽から構
成されるクライオスタットと、該冷媒が入っている液溜
めと、該液溜めより冷媒を送り出すためのポンプと、該
ポンプから送られる冷媒が流れる配管と、前記液溜め、
前記ポンプ、前記配管を収納する真空槽から構成される
シールド板冷却装置と、前記クライオスタットと前記シ
ールド板冷却装置を結ぶ配管からなる低温装置におい
て、前記液溜めに冷凍機の低温部で構成される該冷媒の
凝縮部を設け、前記液溜めの圧力、前記液溜めの液温
度、前記液溜めのガス温度、前記液溜めの壁温、前記配
管の温度、前記シールド板の温度、前記冷凍機の凝縮部
の温度、前記真空槽の温度、前記真空槽周囲の大気温度
の内、少なくとも一つのセンサ出力を検知し、検知され
たセンサ出力に応じて前記冷凍機の回転数を制御するも
のである。
A cooling device according to the present invention (a ninth aspect of the present invention) comprises: a cooled object or a container accommodating the cooled object;
A shield plate that covers the object to be cooled or the container, a pipe through which a refrigerant that cools the shield plate flows, and a cryostat including a vacuum tank that stores the object to be cooled or the container, the shield plate, and the pipe. A liquid reservoir containing the refrigerant, a pump for sending the refrigerant from the liquid reservoir, a pipe through which the refrigerant sent from the pump flows, and the liquid reservoir;
The pump, a shield plate cooling device including a vacuum chamber that stores the pipe, and a low-temperature device including a pipe that connects the cryostat and the shield plate cooler, wherein the liquid reservoir includes a low-temperature part of a refrigerator. A condenser for the refrigerant is provided, the pressure of the liquid reservoir, the liquid temperature of the liquid reservoir, the gas temperature of the liquid reservoir, the wall temperature of the liquid reservoir, the temperature of the pipe, the temperature of the shield plate, and the temperature of the refrigerator. At least one sensor output is detected among the temperature of the condenser, the temperature of the vacuum chamber, and the ambient temperature around the vacuum chamber, and the number of rotations of the refrigerator is controlled according to the detected sensor output. .

【0019】本発明(請求項10に記載の第10発明)
の冷却装置は、前記第9発明において、前記液溜めと前
記冷凍機の凝縮部とを伸縮部材で結合したものである。
The present invention (the tenth aspect of the present invention)
In the cooling device of the ninth aspect, the liquid reservoir and the condensing portion of the refrigerator are connected by a telescopic member.

【0020】本発明(請求項11に記載の第11発明)
の冷却装置は、前記第9発明において、前記液溜めに前
記冷凍機の低温部で構成される前記冷媒の凝縮部を設
け、前記冷凍機の常温部と前記真空槽との間を伸縮部材
で結合したものである。
The present invention (the eleventh invention according to claim 11)
The cooling device according to the ninth aspect, wherein the liquid reservoir is provided with a condensing portion for the refrigerant constituted by a low-temperature portion of the refrigerator, and a telescopic member is provided between the normal-temperature portion of the refrigerator and the vacuum tank. It is a combination.

【0021】本発明(請求項12に記載の第12発明)
の冷却装置は、前記第9発明において、前記冷凍機を蓄
冷型冷凍機とし、前記冷凍機の蓄冷器の低温部と膨張部
の低温部の両方に凝縮部を設けたものである。
The present invention (a twelfth aspect of the present invention)
In the cooling device of the ninth aspect, in the ninth aspect, the refrigerator is a regenerative refrigerator, and a condenser is provided in both a low-temperature part of the regenerator and a low-temperature part of the expansion part of the refrigerator.

【0022】[0022]

【発明の作用および効果】上記構成より成る第1発明の
冷却装置は、前記シールド板を冷却する冷媒が収容さ
れ、冷凍機の低温部で構成される前記冷媒の凝縮部が設
けられた前記液溜め内のガスの状態に応じて冷凍機の回
転数を制御するので、四季の大気温度の変動に拘わら
ず、冷媒容器内の冷媒液温度を所定の温度幅内に収め、
冷媒容器の圧力の変動を抑制し、冷媒の補給を不要にす
るという効果を奏する。
The cooling device according to the first aspect of the present invention has the above-described structure, in which a refrigerant for cooling the shield plate is accommodated, and the liquid condensing portion provided with a low-temperature portion of the refrigerator is provided. Since the number of rotations of the refrigerator is controlled according to the state of the gas in the reservoir, the refrigerant liquid temperature in the refrigerant container is kept within a predetermined temperature range, regardless of the fluctuation of the atmospheric temperature in the four seasons,
This has the effect of suppressing fluctuations in the pressure of the refrigerant container and making it unnecessary to supply the refrigerant.

【0023】上記構成より成る第2発明の冷却装置は、
前記第1発明において、前記圧力センサーによって検出
された前記液溜め内のガスの圧力に応じて冷凍機の回転
数を制御するので、前記液溜め内のガスの圧力に応じた
冷凍能力の制御を可能にするという効果を奏する。
[0023] The cooling device of the second invention having the above-described structure includes:
In the first invention, since the rotation speed of the refrigerator is controlled in accordance with the pressure of the gas in the liquid reservoir detected by the pressure sensor, control of the refrigeration capacity in accordance with the pressure of the gas in the liquid reservoir is performed. This has the effect of making it possible.

【0024】上記構成より成る第3発明の冷却装置は、
前記第2発明において、前記ガス温度センサーによって
検出された前記液溜め内のガスの温度に応じて冷凍機の
回転数を制御するので、前記液溜め内のガスの温度に応
じた冷凍能力の制御を可能にするという効果を奏する。
[0024] The cooling device of the third invention having the above-described structure includes:
In the second invention, since the number of rotations of the refrigerator is controlled according to the temperature of the gas in the reservoir detected by the gas temperature sensor, the refrigeration capacity is controlled according to the temperature of the gas in the reservoir. This has the effect of enabling

【0025】上記構成より成る第4発明の冷却装置は、
前記第3発明において、前記シールド板温度センサーに
よって検出された前記シールド板の温度に応じて冷凍機
の回転数を制御するので、直接的に検出した前記シール
ド板への熱負荷に応じた冷凍能力の制御を可能にすると
いう効果を奏する。
[0025] The cooling device of the fourth invention having the above-described structure includes:
In the third aspect, since the rotation speed of the refrigerator is controlled in accordance with the temperature of the shield plate detected by the shield plate temperature sensor, the refrigeration capacity in accordance with the directly detected heat load on the shield plate. The effect of enabling the control of is achieved.

【0026】上記構成より成る第5発明の冷却装置は、
前記第4発明において、前記液温度センサーによって検
出された前記液溜め内の液温度に応じて冷凍機の回転数
を制御するので、前記液溜め内の液温度に応じた冷凍能
力の制御を可能にするという効果を奏する。
The cooling device according to the fifth invention having the above-described structure,
In the fourth aspect, since the rotation speed of the refrigerator is controlled in accordance with the liquid temperature in the liquid reservoir detected by the liquid temperature sensor, the refrigeration capacity can be controlled in accordance with the liquid temperature in the liquid reservoir. This has the effect of

【0027】上記構成より成る第6発明の冷却装置は、
前記第5発明において、前記凝縮部温度センサーによっ
て検出された前記冷凍機の凝縮部の温度に応じて冷凍機
の回転数を制御するので、前記冷凍機の凝縮部の温度に
応じた冷凍能力の制御を可能にするという効果を奏す
る。
[0027] The cooling device of the sixth invention having the above structure is
In the fifth aspect, since the rotation speed of the refrigerator is controlled according to the temperature of the condenser of the refrigerator detected by the condenser temperature sensor, the refrigerating capacity of the refrigerator according to the temperature of the condenser of the refrigerator is controlled. This has the effect of enabling control.

【0028】上記構成より成る第7発明の冷却装置は、
前記第6発明において、前記真空槽温度センサーによっ
て検出された前記真空槽の温度に応じて冷凍機の回転数
を制御するので、前記真空槽の温度に応じた冷凍能力の
制御を可能にするという効果を奏する。
The cooling device according to the seventh aspect of the present invention having the above structure,
In the sixth aspect, since the rotation speed of the refrigerator is controlled according to the temperature of the vacuum chamber detected by the vacuum chamber temperature sensor, it is possible to control the refrigeration capacity according to the temperature of the vacuum chamber. It works.

【0029】上記構成より成る第8発明の冷却装置は、
前記第7発明において、前記大気温度センサーによって
検出された前記真空槽の周囲の大気温度に応じて冷凍機
の回転数を制御するので、前記真空槽の周囲の大気温度
に応じた冷凍能力の制御を可能にするという効果を奏す
る。
[0029] The cooling device of the eighth invention having the above-described structure,
In the seventh aspect, since the rotation speed of the refrigerator is controlled according to the ambient temperature around the vacuum chamber detected by the ambient temperature sensor, control of the refrigeration capacity according to the ambient temperature around the vacuum chamber is performed. This has the effect of enabling

【0030】上記構成より成る第9発明の冷却装置は、
前記冷凍機の低温部で構成される該冷媒の凝縮部が設け
られた前記液溜めの圧力、前記液溜めの液温度、前記液
溜めのガス温度、前記液溜めの壁温、前記配管の温度、
前記シールド板の温度、前記冷凍機の凝縮部の温度、前
記真空槽の温度、前記真空槽周囲の大気温度の内、少な
くとも一つのセンサ出力を検知し、検知されたセンサ出
力に応じて前記冷凍機の回転数を制御するので、前記シ
ールド板への熱負荷に応じた冷凍能力の制御を可能にす
るため、四季の大気温度の変動に拘わらず、冷媒容器内
の冷媒液温度を所定の温度幅内に収め、冷媒容器の圧力
の変動を抑制し、冷媒の補給を不要にするという効果を
奏する。
The cooling device according to a ninth aspect of the present invention having the above structure,
The pressure of the liquid reservoir provided with the refrigerant condensing part constituted by the low temperature part of the refrigerator, the liquid temperature of the liquid reservoir, the gas temperature of the liquid reservoir, the wall temperature of the liquid reservoir, and the temperature of the pipe. ,
At least one sensor output among the temperature of the shield plate, the temperature of the condensing part of the refrigerator, the temperature of the vacuum chamber, and the atmospheric temperature around the vacuum chamber is detected, and the refrigeration is performed in accordance with the detected sensor output. Since the number of rotations of the air conditioner is controlled, refrigeration capacity can be controlled in accordance with the heat load on the shield plate. Within the width, there is an effect that the fluctuation of the pressure of the refrigerant container is suppressed and the supply of the refrigerant is not required.

【0031】上記構成より成る第10発明の冷却装置
は、前記第9発明において、前記液溜めと前記冷凍機の
凝縮部とを伸縮部材で結合したので、冷凍機の凝縮部と
常温部の間で生じる熱収縮による破損を回避することが
でき、安定して運転を続けることができるという効果を
奏する。
In the cooling apparatus according to a tenth aspect of the present invention, the liquid reservoir and the condenser of the refrigerator are connected by a telescopic member in the ninth aspect of the invention. Thus, it is possible to avoid breakage due to heat shrinkage caused by the above, and it is possible to stably operate the vehicle.

【0032】上記構成より成る第11発明の冷却装置
は、前記第9発明において、前記液溜めに前記冷凍機の
低温部で構成される前記冷媒の凝縮部を設け、前記冷凍
機の常温部と前記真空槽との間を伸縮部材で結合したの
で、冷凍機の凝縮部と常温部の間で生じる熱収縮による
破損を回避することができ、安定して運転を続けること
ができるという効果を奏する。
In the cooling apparatus according to an eleventh aspect of the present invention, in the ninth aspect, a condenser for condensing the refrigerant, which is constituted by a low-temperature part of the refrigerator, is provided in the liquid reservoir. Since the vacuum chamber and the vacuum chamber are connected by an expansion / contraction member, it is possible to avoid breakage due to heat shrinkage that occurs between the condensing section and the room temperature section of the refrigerator, and has an effect that the operation can be stably continued. .

【0033】上記構成より成る第12発明の冷却装置
は、前記第9発明において、前記冷凍機を蓄冷型冷凍機
とし、前記冷凍機の蓄冷器の低温部と膨張部の低温部の
両方に凝縮部を設けたので、凝縮部の熱交換面積を増大
することができるので、液体窒素等の冷媒液の温度を所
定の温度幅内に制御することがより容易になるという効
果を奏する。
In the cooling apparatus according to a twelfth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the refrigerating machine is a regenerative refrigerating machine, and the refrigerating machine is condensed in both the low temperature part of the regenerator and the low temperature part of the expansion part. Since the heat exchange area of the condensing part can be increased by providing the part, it is possible to easily control the temperature of the refrigerant liquid such as liquid nitrogen within a predetermined temperature range.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be described with reference to the drawings.

【0035】(第1実施形態)本第1実施形態の冷却装
置は、図1に示されるように超電導磁石等の被冷却体1
07あるいは該被冷却体を収納している容器112の周
りを覆っているシールド板103を冷却する冷却装置5
0において、前記シールド板103を冷却する冷媒が収
容され、冷凍機51の低温部で構成される前記冷媒の凝
縮器52が設けられた液溜め53内のガスの状態に応じ
て前記冷凍機51の回転数を制御するものである。
(First Embodiment) As shown in FIG. 1, a cooling device according to a first embodiment of the present invention is a cooling device 1 such as a superconducting magnet.
07 or a cooling device 5 for cooling the shield plate 103 covering the periphery of the container 112 containing the object to be cooled.
0, a refrigerant for cooling the shield plate 103 is accommodated therein, and the refrigerator 51 is provided according to the state of gas in a liquid reservoir 53 provided with a condenser 52 of the refrigerant constituted by a low-temperature part of the refrigerator 51. Is to control the number of rotations.

【0036】本第1実施形態の冷却装置を適用する低温
装置は、被冷却体107または被冷却体を収納した容器
112と、該被冷却体107または該容器112を覆う
シールド板103と、該シールド板103を冷却する冷
媒が流れる配管101と、該被冷却体107または該容
器112、前記シールド板103、前記配管101を収
納する真空槽105から構成されるクライオスタット1
00と、該冷媒が入っている液溜め53と、該液溜め5
3より冷媒を送り出すためのポンプ55と、該ポンプ5
5から送られる冷媒が流れる配管58と、前記液溜め5
3、前記ポンプ55、前記配管58を収納する真空槽5
9から構成されるシールド板冷却装置50と、前記クラ
イオスタット100と前記シールド板冷却装置50を結
ぶ配管58からなる。
The low-temperature device to which the cooling device of the first embodiment is applied includes a cooled object 107 or a container 112 containing the cooled object, a shield plate 103 covering the cooled object 107 or the container 112, A cryostat 1 composed of a pipe 101 through which a refrigerant for cooling the shield plate 103 flows, and the object to be cooled 107 or the container 112, the shield plate 103, and a vacuum chamber 105 for accommodating the pipe 101.
00, the reservoir 53 containing the refrigerant, and the reservoir 5
A pump 55 for sending refrigerant from the pump 3;
A pipe 58 through which the refrigerant sent from the reservoir 5 flows;
3. Vacuum tank 5 containing the pump 55 and the pipe 58
9 and a pipe 58 connecting the cryostat 100 and the shield plate cooling device 50.

【0037】前記シールド板冷却装置50は、液体窒素
等の冷媒液54を貯留する前記液溜め53と、前記冷凍
機51と、前記ポンプ55と、前記配管58と、これら
を収納する前記真空槽59からなる。
The shield plate cooling device 50 includes the liquid reservoir 53 for storing a refrigerant liquid 54 such as liquid nitrogen, the refrigerator 51, the pump 55, the pipe 58, and the vacuum tank for storing these. It consists of 59.

【0038】前記冷凍機51の低温部には前記凝縮器5
2が設けられ、該凝縮器52は前記液溜め53内に気密
を保って係合される。また前記冷凍機51の常温部は同
様に前記真空槽59に気密を保って係合される。
The condenser 5 is provided at a low temperature part of the refrigerator 51.
The condenser 52 is airtightly engaged in the liquid reservoir 53. The normal temperature portion of the refrigerator 51 is similarly engaged with the vacuum chamber 59 while maintaining the airtightness.

【0039】前記冷凍機51は、例えばスターリング冷
凍機であり、インバータ61と該インバータ61を制御
する制御装置62により駆動される。
The refrigerator 51 is, for example, a Stirling refrigerator, and is driven by an inverter 61 and a control device 62 for controlling the inverter 61.

【0040】前記クライオスタット100は、超電導磁
石等の被冷却体107を収納した前記液体ヘリウム容器
112と該液体ヘリウム容器112を取り囲むように覆
ったシールド板103と、該シールド板103と熱的に
接触した配管101と、これらを収納する真空槽105
からなり、前記シールド板冷却装置50とは配管58と
配管102で結ばれる。
The cryostat 100 includes a liquid helium container 112 containing a cooled object 107 such as a superconducting magnet, a shield plate 103 surrounding the liquid helium container 112, and a thermal contact with the shield plate 103. Piping 101 and a vacuum tank 105 for accommodating them.
The shield plate cooling device 50 is connected to a pipe 58 and a pipe 102.

【0041】本第1実施形態においては、前記液溜め5
3の圧力を測定する圧力センサ201、該液溜め53の
液温を測定する液温度センサ202と、前記液溜め53
のガス温を測定するガス温度センサ203と、前記液溜
め53の壁温を測定する壁温度センサ204と、前記配
管58と配管101と配管102の温度を測定する配管
温度センサ205と、前記シールド板103の温度を測
定するシールド板温度センサ206と、前記冷凍機51
の前記凝縮器52の温度を測定する凝縮器温度センサ2
07と、前記真空槽105または該真空槽59の壁温を
測定する真空槽温度センサ208と、前記真空槽の周囲
の大気温度を測定する大気温度センサ209の内、必要
な複数のセンサが設置され、その信号は制御装置62の
制御に使用される。
In the first embodiment, the liquid reservoir 5
3, a liquid temperature sensor 202 for measuring the liquid temperature of the liquid reservoir 53, and a pressure sensor 201 for measuring the liquid temperature of the liquid reservoir 53.
A gas temperature sensor 203 for measuring the gas temperature of the reservoir, a wall temperature sensor 204 for measuring the wall temperature of the reservoir 53, a pipe temperature sensor 205 for measuring the temperatures of the pipe 58, the pipe 101 and the pipe 102, and the shield A shield plate temperature sensor 206 for measuring the temperature of the plate 103;
Condenser temperature sensor 2 for measuring the temperature of the condenser 52
07, a vacuum chamber temperature sensor 208 for measuring the wall temperature of the vacuum chamber 105 or the vacuum chamber 59, and an atmospheric temperature sensor 209 for measuring the ambient temperature around the vacuum chamber. The signal is used for controlling the control device 62.

【0042】本第1実施形態においては、前記真空槽1
00,50の外気温度が変化すると、前記真空槽10
0,50の温度が変化し、前記シールド板103および
前記液溜め53の熱負荷が変化し、前記液溜め53およ
び冷凍機51内のガスの状態が変化する。
In the first embodiment, the vacuum chamber 1
When the outside air temperature of 00, 50 changes, the vacuum chamber 10
The temperature of 0, 50 changes, the heat load of the shield plate 103 and the liquid reservoir 53 changes, and the state of the gas in the liquid reservoir 53 and the refrigerator 51 changes.

【0043】すなわち上記ガスの状態が変化すると、シ
ールド板103の出口温度変化(前記配管温度センサ2
05によって検出)および前記冷凍機51の凝縮部52
の温度変化(凝縮器温度センサ207によって検出)が
同時に変化するとともに、前記液溜め53内の圧力が上
昇(圧力センサ201によって検出)すると、前記液溜
め53内のガス温度が上昇(ガス温度センサ203によ
って検出)し、前記液溜め53内の液温度が上昇(液温
度センサ202によって検出)し、前記液溜め53の壁
温度が上昇(壁温度センサ204によって検出)する。
That is, when the state of the gas changes, the outlet temperature of the shield plate 103 changes (the pipe temperature sensor 2).
05) and the condensing section 52 of the refrigerator 51
When the temperature change (detected by the condenser temperature sensor 207) simultaneously changes and the pressure in the liquid reservoir 53 rises (detected by the pressure sensor 201), the gas temperature in the liquid reservoir 53 rises (the gas temperature sensor 203), the liquid temperature in the liquid reservoir 53 rises (detected by the liquid temperature sensor 202), and the wall temperature of the liquid reservoir 53 rises (detected by the wall temperature sensor 204).

【0044】したがって図8の冷凍機の制御フローに示
されるようにステップ101において前記液溜め53内
のガスの状態を判定し、前記液溜め53内のガス温度が
上昇すると、ステップ102において、前記冷凍機51
の回転数を増加させる。
Therefore, as shown in the control flow of the refrigerator in FIG. 8, the state of the gas in the reservoir 53 is determined in step 101, and when the gas temperature in the reservoir 53 rises, in step 102, Refrigerator 51
Increase the number of revolutions.

【0045】前記液溜め53内のガス温度が下降する
と、ステップ103において、前記冷凍機51の回転数
を減少させる。
When the gas temperature in the liquid reservoir 53 decreases, in step 103, the rotation speed of the refrigerator 51 is reduced.

【0046】前記液溜め53内のガス温度の変化が無い
時は、ステップ104において、前記冷凍機51の回転
を停止させる。
When there is no change in the gas temperature in the liquid reservoir 53, in step 104, the rotation of the refrigerator 51 is stopped.

【0047】上記構成の第1実施形態の冷却装置におい
て、前記シールド板冷却装置50の前記液溜め53内の
液体窒素等の冷却液54は、前記ポンプ55によって昇
圧され、前記配管58を通って前記クライオスタット1
00内の前記配管101に流入すると、前記真空槽10
5から前記シールド板103に侵入する輻射熱と支持材
106を伝わって侵入する伝導熱を吸熱し、自らは蒸発
することによって、前記シールド板103の温度をほぼ
冷媒液54の温度近くに保つ。
In the cooling device according to the first embodiment having the above-described structure, the cooling liquid 54 such as liquid nitrogen in the liquid reservoir 53 of the shield plate cooling device 50 is pressurized by the pump 55 and passes through the pipe 58. The cryostat 1
When the gas flows into the pipe 101 in the
5 absorbs radiant heat entering the shield plate 103 and conduction heat transmitted through the support member 106 and evaporates itself, thereby keeping the temperature of the shield plate 103 substantially close to the temperature of the refrigerant liquid 54.

【0048】この結果、液体ヘリウム等の冷媒104が
充填してある容器112には、直接、前記真空槽105
から熱が侵入しないようになる。前記配管102を通っ
て前記凝縮器52に流入した冷媒蒸気は、前記冷凍機5
1で冷却され液体となって、該液溜め53に再びもど
る。
As a result, the container 112 filled with the refrigerant 104 such as liquid helium is directly placed in the vacuum tank 105.
From the heat. The refrigerant vapor flowing into the condenser 52 through the pipe 102 is supplied to the refrigerator 5
At 1, it is cooled and becomes a liquid, and returns to the liquid reservoir 53 again.

【0049】さて、外気温が高くなると、前記シールド
板103へ熱侵入量が増大し、液体窒素等の冷媒54の
蒸発量が増える。一方、冷凍機の特性として、凝縮部の
温度が高くなると冷凍能力が増えるので、蒸発量に見合
う冷凍能力を発揮するために自動的に凝縮温度が上昇す
る。これに伴い前記液溜め53内の平衡圧力も上昇し、
前記液溜めに溜まっている冷媒53の温度、更にシール
ド板103の温度も上昇する。
When the outside air temperature rises, the amount of heat entering the shield plate 103 increases, and the amount of evaporation of the refrigerant 54 such as liquid nitrogen increases. On the other hand, as a characteristic of the refrigerator, the refrigerating capacity increases as the temperature of the condensing section increases, so that the condensing temperature automatically increases to exhibit the refrigerating capacity commensurate with the amount of evaporation. Accordingly, the equilibrium pressure in the liquid reservoir 53 also increases,
The temperature of the refrigerant 53 stored in the liquid reservoir and the temperature of the shield plate 103 also increase.

【0050】すなわち、外気温の上昇によるシールド板
負荷の上昇は、該液溜め53の圧力を測定する圧力セン
サ201と、前記液溜め53の液温を測定する液温度セ
ンサ202と、前記液溜め53のガス温を測定するガス
温度センサ203と、前記液溜め52の壁温を測定する
壁温度センサ204と、前記配管58とクライオスタッ
ト100内の前記配管101と前記配管102の温度を
測定する配管温度センサ205と、前記シールド板10
3の温度を測定するシールド板温度センサ206と、前
記冷凍機51の凝縮器52の温度を測定する凝縮器温度
センサ207と、前記真空槽105または該真空槽59
の壁温を測定する真空槽温度センサ208と、前記真空
槽の周囲の大気温度を測定する大気温度センサ209等
の各センサの出力の変化をもたらす。
That is, when the load on the shield plate is increased due to an increase in the outside air temperature, the pressure sensor 201 for measuring the pressure of the liquid reservoir 53, the liquid temperature sensor 202 for measuring the liquid temperature of the liquid reservoir 53, and the liquid reservoir 53 A gas temperature sensor 203 for measuring the gas temperature of 53, a wall temperature sensor 204 for measuring the wall temperature of the reservoir 52, a pipe for measuring the temperature of the pipes 101 and the pipes 101 and 102 in the cryostat 100. The temperature sensor 205 and the shield plate 10
3, a shield temperature sensor 206 for measuring the temperature of the condenser 52 of the refrigerator 51, a condenser temperature sensor 207 for measuring the temperature of the condenser 52 of the refrigerator 51, and the vacuum chamber 105 or the vacuum chamber 59.
The output of each sensor such as a vacuum chamber temperature sensor 208 for measuring the wall temperature of the vacuum chamber and an atmospheric temperature sensor 209 for measuring the ambient temperature around the vacuum chamber is caused.

【0051】従って、上記複数のセンサの少なくとも一
つのセンサが、出力を検知していれば、前記シールド板
103への熱負荷の増減が判定でき、この判定結果を基
に冷凍機制御装置62を制御し、冷凍能力を増減させる
ことが出来るので、該冷媒54の凝縮温度を所定温度に
保つことができるものである。
Therefore, if at least one of the plurality of sensors detects the output, the increase or decrease in the heat load on the shield plate 103 can be determined, and the refrigerator control device 62 can be determined based on the determination result. The condensing temperature of the refrigerant 54 can be kept at a predetermined temperature because the control can increase or decrease the refrigerating capacity.

【0052】すなわち本第1実施形態の冷却装置は、四
季の大気温度の変動に拘わらず前記シールド板103へ
の熱負荷の増減に応じて冷凍能力を制御して前記冷媒5
4の凝縮温度を所定温度に保つため、液体窒素等の冷媒
液の温度を所定の温度幅内に収め、冷媒容器の圧力が異
常に上昇、降下しないようにすることが可能になり、冷
媒を補給しなくても良いようにすることができるという
効果を奏する。
That is, the cooling device of the first embodiment controls the refrigerating capacity according to the increase or decrease in the heat load on the shield plate 103 regardless of the fluctuation of the atmospheric temperature in the four seasons.
In order to keep the condensing temperature of 4 at a predetermined temperature, the temperature of the refrigerant liquid such as liquid nitrogen can be kept within a predetermined temperature range, and the pressure of the refrigerant container can be prevented from abnormally rising and falling. This has the effect of eliminating the need for replenishment.

【0053】(第1実施形態の第1変形例)本第1実施
形態の第1変形例の冷却装置は、図2に示されるように
前記凝縮部52と前記液溜め53との間を伸縮部材63
で気密に係合する点が第1実施形態との相違点であり、
以下相違点を中心に説明する。同一部分については同一
符号を用いて説明を省略する。
(First Modification of First Embodiment) A cooling device of a first modification of the first embodiment expands and contracts between the condensing section 52 and the liquid reservoir 53 as shown in FIG. Member 63
The difference from the first embodiment is that
The following description focuses on the differences. The same parts are denoted by the same reference numerals and their description is omitted.

【0054】前記伸縮部材63は、伸縮自在であって気
密に区画形成するベローズによって構成され、前記液溜
め53のケーシングと前記冷凍機51の凝縮器52との
接続部に配設され、前記凝縮部52と前記真空槽59と
の内部とを区画する。
The extendable member 63 is constituted by a bellows which is expandable and contractible and is formed in an airtight manner, and is provided at a connection portion between the casing of the liquid reservoir 53 and the condenser 52 of the refrigerator 51. The section 52 and the inside of the vacuum chamber 59 are partitioned.

【0055】本第1実施形態の第1変形例の冷却装置
は、上記構成によって、低温時の熱収縮を該伸縮部材6
3で吸収し、前記液溜め53のケーシングと前記冷凍機
51の凝縮器52との接続部に過大な応力が発生するの
を押え、装置の破損を防止することが出来るという効果
を奏する。
In the cooling device according to the first modification of the first embodiment, the heat shrinkage at the time of low temperature is controlled by the expansion and contraction member 6 by the above configuration.
3, and prevents an excessive stress from being generated at a connection portion between the casing of the liquid reservoir 53 and the condenser 52 of the refrigerator 51, thereby providing an effect of preventing damage to the device.

【0056】(第1実施形態の第2変形例)本第1実施
形態の第2変形例の冷却装置は、図3に示されるように
前記冷凍機51の常温部と前記真空槽59との間を伸縮
部材64で結合する点が第1実施形態との相違点であ
り、以下相違点を中心に説明する。同一部分については
同一符号を用いて説明を省略する。
(Second Modification of First Embodiment) As shown in FIG. 3, a cooling device of a second modification of the first embodiment includes a cooling unit of the refrigerator 51 and the vacuum chamber 59. The difference from the first embodiment is that the space is joined by an elastic member 64, and the following description will focus on the differences. The same parts are denoted by the same reference numerals and their description is omitted.

【0057】前記伸縮部材63は、伸縮自在であって気
密に区画形成するベローズによって構成され、前記真空
槽59のケーシングと前記冷凍機51の常温部の接続部
に配設され、前記真空槽59の内部と外部とを区画す
る。
The extendable member 63 is constituted by a bellows which is expandable and contractible and is formed in an airtight manner, and is provided at a connection portion between the casing of the vacuum tank 59 and the room temperature section of the refrigerator 51. Partition the inside and outside of the building.

【0058】本第1実施形態の第2変形例の冷却装置
は、上記構成によって、低温時の熱収縮を該伸縮部材6
4で吸収し、前記真空槽59のケーシングと前記冷凍機
51の常温部の接続部に過大な応力が発生するのを押
え、装置の破損を防止することが出来るという効果を奏
する。
In the cooling device according to the second modification of the first embodiment, the heat shrinkage at the time of low temperature is controlled by the expansion member
4 to prevent an excessive stress from being generated in a connection portion between the casing of the vacuum chamber 59 and the normal temperature portion of the refrigerator 51, thereby providing an effect of preventing damage to the device.

【0059】(第1実施形態の第3変形例)本第1実施
形態の第3変形例の冷却装置は、図4に示されるように
液溜め53に設けられる冷凍機51を蓄冷型冷凍機と
し、該冷凍機51の蓄冷器の低温部と膨張部の両方に凝
縮部52を設けた点が第1実施形態との相違点であり、
以下相違点を中心に説明する。同一部分については同一
符号を用いて説明を省略する。
(Third Modification of First Embodiment) A cooling device according to a third modification of the first embodiment includes a refrigerating machine 51 provided in a liquid reservoir 53 as shown in FIG. The difference from the first embodiment is that the condenser 52 is provided in both the low temperature part and the expansion part of the regenerator of the refrigerator 51.
The following description focuses on the differences. The same parts are denoted by the same reference numerals and their description is omitted.

【0060】前記冷凍機51の蓄冷器の前記低温部と膨
張部の両方に形成された前記凝縮部52と前記液溜め5
3のケーシングとの接続部に伸縮自在であって気密に区
画形成するベローズによって構成された伸縮部材63が
配設され、前記凝縮部52と前記真空槽59との内部と
を区画する。
The condenser 52 and the reservoir 5 formed in both the low temperature section and the expansion section of the regenerator of the refrigerator 51.
An expansion / contraction member 63 constituted by a bellows which is expandable and contractible and is formed in an airtight manner is disposed at a connection portion with the casing 3 to partition the condensing section 52 and the inside of the vacuum chamber 59.

【0061】本第1実施形態の第3変形例の冷却装置
は、上記構成によって、前記冷凍機51の蓄冷器の前記
低温部と膨張部の両方に前記凝縮部52が形成されてい
るため、前記凝縮部52の熱交換面積を増大することが
できるので、液体窒素等の冷媒液の温度を所定の温度幅
内に制御することがより容易になるという効果を奏す
る。
In the cooling device according to the third modification of the first embodiment, the condensing portion 52 is formed in both the low-temperature portion and the expansion portion of the regenerator of the refrigerator 51 by the above configuration. Since the heat exchange area of the condensing section 52 can be increased, there is an effect that it is easier to control the temperature of the refrigerant liquid such as liquid nitrogen within a predetermined temperature range.

【0062】また本第1実施形態の第3変形例の冷却装
置は、低温時の熱収縮を該伸縮部材63で吸収し、前記
液溜め53のケーシングと前記冷凍機51の凝縮器52
との接続部に過大な応力が発生するのを押え、装置の破
損を防止することが出来るという効果を奏する。
In the cooling device according to the third modification of the first embodiment, the heat shrinkage at low temperature is absorbed by the elastic member 63, and the casing of the reservoir 53 and the condenser 52 of the refrigerator 51 are absorbed.
This prevents an excessive stress from being generated at the connection portion with the connection member, thereby preventing the device from being damaged.

【0063】(第2実施形態)本第2実施形態の冷却装
置は、図5に示されるようにシールド板冷却装置50か
ら冷凍機51および凝縮器52を分離独立させた点が相
違点であり、以下相違点を中心に説明する。同一部分に
ついては同一符号を用いて説明を省略する。
(Second Embodiment) The cooling device of the second embodiment is different from the cooling device of the second embodiment in that the refrigerator 51 and the condenser 52 are separated and independent from the shield plate cooling device 50 as shown in FIG. The following description focuses on the differences. The same parts are denoted by the same reference numerals and their description is omitted.

【0064】シールド板冷却装置50から分離独立され
た前記冷凍機51および前記凝縮器52は、配管109
で接続される。
The refrigerator 51 and the condenser 52 separated and independent from the shield plate cooling device 50 are connected to a pipe 109.
Connected by

【0065】前記凝縮器52は、真空槽65によって包
囲される。前記配管102の温度を測定する配管温度セ
ンサ205と、前記冷凍機51の凝縮器52の温度を測
定する凝縮器温度センサ207とが前記真空槽65内に
配設される。
The condenser 52 is surrounded by a vacuum chamber 65. A pipe temperature sensor 205 for measuring the temperature of the pipe 102 and a condenser temperature sensor 207 for measuring the temperature of the condenser 52 of the refrigerator 51 are provided in the vacuum chamber 65.

【0066】本第2実施形態の冷却装置は、構成要素の
配置を変更するものであって、基本構成は同様であるの
で、第1実施形態と同様の作用および効果を奏する。
The cooling device according to the second embodiment changes the arrangement of the components and has the same basic configuration, and thus has the same functions and effects as those of the first embodiment.

【0067】(第3実施形態)本第3実施形態の冷却装
置は、図6に示されるようにクライオスタット100が
超電導磁石107等の被冷却体を収納した容器112
と、該容器112を覆うシールド板103と、該シール
ド板103を冷却する冷媒が流れる配管101と、該容
器112の上方に位置し、該シールド板103を冷却す
る冷媒54を溜めた液溜め53と、該液溜め53に気密
を保って契合される冷凍機51と、該冷凍機51の低温
部からなる凝縮器52と、前記液溜め53と前記配管1
01を結ぶ配管58と配管102と、これらを収納する
真空槽105から構成される。
(Third Embodiment) In the cooling device of the third embodiment, as shown in FIG. 6, a cryostat 100 has a container 112 containing a superconducting magnet 107 and other objects to be cooled.
A shield plate 103 that covers the container 112, a pipe 101 through which a coolant that cools the shield plate 103 flows, and a liquid reservoir 53 that is located above the container 112 and stores a coolant 54 that cools the shield plate 103. And a refrigerator 51 which is engaged with the liquid reservoir 53 while keeping the airtight, a condenser 52 composed of a low-temperature part of the refrigerator 51, the liquid reservoir 53 and the pipe 1
It is composed of a pipe 58 connecting pipes 01, a pipe 102, and a vacuum tank 105 for accommodating them.

【0068】前記冷凍機51は、例えばスターリング冷
凍機であり、インバータ61と該インバータ61を制御
する制御装置62により駆動される。
The refrigerator 51 is, for example, a Stirling refrigerator, and is driven by an inverter 61 and a control device 62 for controlling the inverter 61.

【0069】更には前記液溜め53の圧力を測定する圧
力センサ201と、前記液溜め53の液温を測定する液
温度センサ202と、前記液溜め53のガス温を測定す
るガス温度センサ203と、前記液溜め53の壁温を測
定する壁温度センサ204と、配管58と配管101と
配管102の温度を測定する配管温度センサ205と、
前記シールド板103の温度を測定するシールド板温度
センサ206と、前記冷凍機51の凝縮部52の温度を
測定する凝縮部温度センサ207と、前記真空槽105
の壁温を測定する真空槽温度センサ208と、前記真空
槽の周囲の大気温度を測定する大気温度センサ209の
内、必要な複数のセンサが配置され、その信号は制御装
置62の制御に使用される。
Further, a pressure sensor 201 for measuring the pressure of the reservoir 53, a liquid temperature sensor 202 for measuring the temperature of the reservoir 53, and a gas temperature sensor 203 for measuring the gas temperature of the reservoir 53 are provided. A wall temperature sensor 204 for measuring the wall temperature of the reservoir 53, a pipe temperature sensor 205 for measuring the temperatures of the pipe 58, the pipe 101, and the pipe 102;
A shield plate temperature sensor 206 for measuring the temperature of the shield plate 103; a condenser temperature sensor 207 for measuring the temperature of the condenser 52 of the refrigerator 51;
A plurality of necessary sensors are disposed among a vacuum chamber temperature sensor 208 for measuring the wall temperature of the vacuum chamber and an atmospheric temperature sensor 209 for measuring the ambient temperature around the vacuum chamber. Is done.

【0070】上記構成より成る第3実施形態において
は、前記液溜め53の冷媒54は重力により前記配管5
8を通って前記シールド板103を冷却する配管101
に流れ込み、真空槽105からシールド板103に侵入
する輻射熱と支持材106を伝わって侵入する伝導熱を
吸熱し、自らは蒸発することによって、シールド板10
3の温度をほぼ冷媒液54の温度近くに保つ。
In the third embodiment having the above-described structure, the refrigerant 54 in the reservoir 53 is moved by gravity to the pipe 5.
8 and a pipe 101 for cooling the shield plate 103
Into the shield plate 103 by absorbing radiant heat that enters the shield plate 103 from the vacuum chamber 105 and conduction heat that enters through the support member 106 and evaporates itself.
The temperature of 3 is kept close to the temperature of the refrigerant liquid 54.

【0071】この結果、液体ヘリウム等の冷媒104が
充填してある容器112には、直接、真空槽105から
熱が侵入しないようになる。配管102を通って凝縮器
52に流入した冷媒蒸気は、前記冷凍機51で冷却され
液体となって、前記液溜め53に再びもどる。
As a result, heat does not directly enter the container 112 filled with the refrigerant 104 such as liquid helium from the vacuum tank 105. The refrigerant vapor flowing into the condenser 52 through the pipe 102 is cooled by the refrigerator 51 to become a liquid, and returns to the liquid reservoir 53 again.

【0072】本第3実施形態の冷却装置は、前記第1実
施形態と同様の作用および効果を奏するとともに、前記
冷媒液54を重力を利用して自然落下させて用いるため
冷媒液54を供給するためのポンプを不要にするため、
制御をシンプルにして、コストダウンを可能にするとい
う効果を奏する。
The cooling device according to the third embodiment has the same functions and effects as those of the first embodiment, and supplies the refrigerant liquid 54 for use by allowing the refrigerant liquid 54 to fall naturally using gravity. To eliminate the need for a pump
This has the effect of simplifying control and enabling cost reduction.

【0073】(第3実施形態の変形例)本第3実施形態
の変形例の冷却装置は、図7に示されるように冷凍機5
1をクライオスタット100から分離して、該冷凍機5
1の低温部からなる凝縮器52を液溜め53より上方に
なるように配置し、該凝縮器52と該液溜め53を配管
66と配管67で結んだ点が相違点であり、以下相違点
を中心に説明し、同一部分には同一符号を用いて説明を
省略する。
(Modification of Third Embodiment) A cooling device of a modification of the third embodiment has a refrigerator 5 as shown in FIG.
1 from the cryostat 100 and the refrigerator 5
1 is that the condenser 52 composed of the low-temperature section is disposed above the liquid reservoir 53, and the condenser 52 and the liquid reservoir 53 are connected by a pipe 66 and a pipe 67. , And the same parts will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0074】本変形例によれば、前記シールド板103
を冷却した冷媒ガスは配管102を通って前記液溜め5
3にもどる。該液溜め内の冷媒ガスは前記配管66を通
って該凝縮器52に流入し、液化した冷媒は前記配管6
7を通って前記液溜め53に戻る。
According to this modification, the shield plate 103
The refrigerant gas that has cooled the reservoir 5
Return to 3. The refrigerant gas in the sump flows into the condenser 52 through the pipe 66, and the liquefied refrigerant is supplied to the pipe 6
7 and return to the reservoir 53.

【0075】本変形例は、上述した前記第1実施例と同
様の作用および効果を奏するとともに、前記第3実施形
態と同様に前記冷媒液54を重力を利用して自然落下さ
せて用いるため冷媒液54を供給するためのポンプを不
要にするため、制御をシンプルにして、コストダウンを
可能にするという効果を奏する。
This modified example has the same operation and effect as the above-described first embodiment, and uses the refrigerant liquid 54 by allowing the refrigerant liquid 54 to fall naturally by using gravity as in the third embodiment. Since a pump for supplying the liquid 54 is not required, there is an effect that the control is simplified and the cost can be reduced.

【0076】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。
The above-described embodiments have been described by way of example only, and the present invention is not limited to these embodiments. Those skilled in the art will recognize from the claims, the detailed description of the invention, and the drawings. Modifications and additions are possible without departing from the technical idea of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態装置を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing an apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態の第1変形例装置を示す
断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a first modification of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施形態の第2変形例装置を示す
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second modification of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施形態の第3変形例装置を示す
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a device according to a third modification of the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施形態装置および従来装置を示
す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a device according to a second embodiment of the present invention and a conventional device.

【図6】本発明の第3実施形態装置を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view showing a device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本第3実施形態の変形例装置を示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a modification of the third embodiment.

【図8】本発明の各実施形態における冷凍機の回転数制
御フローをを示すチャート図である。
FIG. 8 is a chart showing a control flow of the rotation speed of the refrigerator in each embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

50 冷却装置 51 冷凍機 52 凝縮器 53 液溜め 103 シールド板 107 被冷却体 112 容器 Reference Signs List 50 cooling device 51 refrigerator 52 condenser 53 liquid reservoir 103 shield plate 107 object to be cooled 112 container

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三澤 秀雄 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 三ツ本 隆 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 天野 俊之 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 4M114 AA02 AA31 BB01 BB04 CC03 CC13 CC16 CC18 DA02 DA07 DA09 DA10 DA12 DA32 DA45 DA47  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hideo Misawa 2-1-1 Asahi-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Inside Aisin Seiki Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Mitsumoto 2-1-1 Asahi-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Aishi (72) Inventor Toshiyuki Amano 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 4M114 AA02 AA31 BB01 BB04 CC03 CC13 CC16 CC18 DA02 DA07 DA09 DA10 DA12 DA32 DA45 DA47

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超電導磁石等の被冷却体あるいは該被冷
却体を収納している容器の周りを覆っているシールド板
を冷却する冷却装置において、 前記シールド板を冷却する冷媒が収容され、冷凍機の低
温部で構成される前記冷媒の凝縮部が設けられた液溜め
内のガスの状態に応じて冷凍機の回転数を制御すること
を特徴とした冷却装置。
1. A cooling device for cooling a cooled object such as a superconducting magnet or a shield plate covering around a container containing the cooled object, wherein a refrigerant for cooling the shield plate is accommodated, A cooling device for controlling the number of revolutions of the refrigerator in accordance with a state of gas in a liquid reservoir provided with a condensing portion of the refrigerant constituted by a low-temperature portion of the refrigerator.
【請求項2】 請求項1において、 前記液溜め内のガスの圧力を検出する圧力センサーを備
え、検出された前記液溜め内のガスの圧力に応じて冷凍
機の回転数を制御することを特徴とした冷却装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a pressure sensor for detecting a pressure of the gas in the liquid reservoir, and controlling a rotation speed of the refrigerator according to the detected pressure of the gas in the liquid reservoir. Characterized cooling device.
【請求項3】 請求項2において、 前記液溜め内のガスの温度を検出するガス温度センサー
を備え、検出された前記液溜め内のガスの温度に応じて
冷凍機の回転数を制御することを特徴とした冷却装置。
3. The apparatus according to claim 2, further comprising a gas temperature sensor for detecting a temperature of the gas in the liquid reservoir, and controlling a rotation speed of the refrigerator according to the detected temperature of the gas in the liquid reservoir. A cooling device characterized by the following.
【請求項4】 請求項3において、 前記シールド板の温度を検出するシールド板温度センサ
ーを備え、検出された前記シールド板の温度に応じて冷
凍機の回転数を制御することを特徴とした冷却装置。
4. The cooling system according to claim 3, further comprising a shield plate temperature sensor for detecting a temperature of the shield plate, wherein a rotation speed of the refrigerator is controlled in accordance with the detected temperature of the shield plate. apparatus.
【請求項5】 請求項4において、 前記液溜め内の液温度を検出する液温度センサーを備
え、検出された前記液溜め内の液温度に応じて冷凍機の
回転数を制御することを特徴とした冷却装置。
5. The liquid storage device according to claim 4, further comprising a liquid temperature sensor for detecting a liquid temperature in the liquid reservoir, and controlling a rotation speed of the refrigerator in accordance with the detected liquid temperature in the liquid reservoir. And cooling device.
【請求項6】 請求項5において、 前記冷凍機の凝縮部の温度を検出する凝縮部温度センサ
ーを備え、検出された前記冷凍機の凝縮部の温度に応じ
て冷凍機の回転数を制御することを特徴とした冷却装
置。
6. The refrigerator according to claim 5, further comprising a condenser temperature sensor for detecting a temperature of the condenser of the refrigerator, and controlling a rotation speed of the refrigerator according to the detected temperature of the condenser of the refrigerator. A cooling device characterized by the above.
【請求項7】 請求項6において、 前記容器を収容する真空槽の温度を検出する真空槽温度
センサーを備え、検出された前記真空槽の温度に応じて
冷凍機の回転数を制御することを特徴とした冷却装置。
7. The apparatus according to claim 6, further comprising a vacuum chamber temperature sensor for detecting a temperature of a vacuum chamber containing the container, and controlling a rotation speed of the refrigerator according to the detected temperature of the vacuum chamber. Characterized cooling device.
【請求項8】 請求項7において、 前記真空槽の周囲の大気温度を検出する大気温度センサ
ーを備え、検出された前記真空槽の周囲の大気温度に応
じて冷凍機の回転数を制御することを特徴とした冷却装
置。
8. The air conditioner according to claim 7, further comprising an air temperature sensor for detecting an air temperature around the vacuum chamber, and controlling a rotation speed of the refrigerator according to the detected air temperature around the vacuum chamber. A cooling device characterized by the following.
【請求項9】 被冷却体または被冷却体を収納した容器
と、該被冷却体または該容器を覆うシールド板と、該シ
ールド板を冷却する冷媒が流れる配管と、該被冷却体ま
たは該容器、該シールド板、該配管を収納する真空槽か
ら構成されるクライオスタットと、該冷媒が入っている
液溜めと、該液溜めより冷媒を送り出すためのポンプ
と、該ポンプから送られる冷媒が流れる配管と、前記液
溜め、前記ポンプ、前記配管を収納する真空槽から構成
されるシールド板冷却装置と、前記クライオスタットと
前記シールド板冷却装置を結ぶ配管からなる低温装置に
おいて、 前記液溜めに冷凍機の低温部で構成される該冷媒の凝縮
部を設け、 前記液溜めの圧力、前記液溜めの液温度、前記液溜めの
ガス温度、前記液溜めの壁温、前記配管の温度、前記シ
ールド板の温度、前記冷凍機の凝縮部の温度、前記真空
槽の温度、前記真空槽周囲の大気温度の内、少なくとも
一つのセンサ出力を検知し、検知されたセンサ出力に応
じて前記冷凍機の回転数を制御することを特徴とした冷
却装置。
9. A cooled object or a container accommodating the cooled object, a shield plate covering the cooled object or the container, a pipe through which a refrigerant for cooling the shield plate flows, the cooled object or the container A cryostat composed of a vacuum tank for accommodating the shield plate and the pipe, a liquid reservoir containing the refrigerant, a pump for sending the refrigerant from the liquid reservoir, and a pipe through which the refrigerant sent from the pump flows A shield plate cooling device composed of a vacuum tank containing the liquid reservoir, the pump, and the piping; and a low-temperature device composed of piping connecting the cryostat and the shield plate cooling device. Providing a condenser for condensing the refrigerant composed of a low-temperature part, the pressure of the liquid reservoir, the liquid temperature of the liquid reservoir, the gas temperature of the liquid reservoir, the wall temperature of the liquid reservoir, the temperature of the piping, At least one sensor output among a temperature of a metal plate, a temperature of a condensing part of the refrigerator, a temperature of the vacuum chamber, and an atmospheric temperature around the vacuum chamber, and detects the output of the refrigerator in accordance with the detected sensor output. A cooling device characterized by controlling the number of rotations of a cooling device.
【請求項10】 請求項9において、 前記液溜めと前記冷凍機の凝縮部とを伸縮部材で結合し
たことを特徴とする冷却装置。
10. The cooling device according to claim 9, wherein the liquid reservoir and the condenser of the refrigerator are connected by a telescopic member.
【請求項11】 請求項9において、 前記液溜めに前記冷凍機の低温部で構成される前記冷媒
の凝縮部を設け、前記冷凍機の常温部と前記真空槽との
間を伸縮部材で結合したことを特徴とする冷却装置。
11. The refrigerator according to claim 9, wherein a condensing portion for the refrigerant, which is formed by a low-temperature portion of the refrigerator, is provided in the liquid reservoir, and a normal-temperature portion of the refrigerator and the vacuum chamber are connected by a telescopic member. A cooling device, characterized in that:
【請求項12】 請求項9において、 前記冷凍機を蓄冷型冷凍機とし、前記冷凍機の蓄冷器の
低温部と膨張部の低温部の両方に凝縮部を設けたことを
特徴とする冷却装置。
12. The cooling device according to claim 9, wherein the refrigerator is a regenerative refrigerator, and a condenser is provided in both a low-temperature part of the regenerator and a low-temperature part of the expansion part of the refrigerator. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008306060A (en) * 2007-06-08 2008-12-18 Hitachi Ltd Extremely low temperature containment cooling system and its operating method
JP2010232613A (en) * 2009-03-30 2010-10-14 Railway Technical Res Inst Superconducting magnet device capable of monitoring internal temperature abnormality

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